免费做苗木网站,公司网站里面页面链接怎么做,创业园网站建设,浏阳市住房和城乡建设局的网站来源#xff1a;图灵人工智能【作者单位#xff1a;北京语言大学信息科学学院中国社会科学院哲学所】摘要#xff1a;现代逻辑肇始于莱布尼茨#xff0c;在布尔和弗雷格处发生了分流#xff0c;形成了所谓的逻辑的代数传统和逻辑的语言传统#xff0c;然而#xff0c;无… 来源图灵人工智能【作者单位北京语言大学信息科学学院中国社会科学院哲学所】摘要现代逻辑肇始于莱布尼茨在布尔和弗雷格处发生了分流形成了所谓的逻辑的代数传统和逻辑的语言传统然而无论是代数传统亦或者是语言传统都离莱布尼茨的逻辑学纲领即“作为科学、数学和哲学”的基础相去甚远。在图灵机理论中图灵核心阐述了“自动机”和“指令表语言”这两个概念这两者很好地契合了莱布尼茨关于 “理性演算”和“普遍语言”的构想可以说图灵机理论最为接近莱布尼茨的逻辑学纲领也跳出代数传统和语言传统另辟蹊径形成了一种新的“作为计算的逻辑”传统也可以称为“计算传统”。“作为计算的逻辑”实质上是一种“主体转向”“以往的逻辑”是当仁不让地以人类为主体研究的对象是人的思维、自然语言种种“作为计算的逻辑”则是将计算机作为信息处理的主体研究的是计算机的处理方式以及人与计算机的互动关系。关键词逻辑学莱布尼茨纲领图灵机作为计算的逻辑引言 如果谈及逻辑与计算的关系大多数人都会认 同逻辑与计算彼此紧密关联例如美国计算机科学家马纳Manna就曾经提出过“逻辑即计算机科学的演算”的观点此外甚至还有人认为“计 算本质上就是逻辑”例如我国著名数理逻辑学家莫绍揆指出“事实上它们程序设计或者就是数理逻辑或者是用计算机语言书写的数理逻辑或者是数理逻辑在计算机上的应用” 。从某种意义上来说逻辑之于计算的重要性怎么强调都不过分这些主张可以通过如下论据来为之辩护从计算机的发展历史来看计算科学起源于逻辑学 追溯现代计算机科学的起源应该说它与逻辑有着密不可分的关系。众所周知自从罗素与怀特海共同撰写《数学原理》之后兴起对数理逻辑的研究人们甚至期望以逻辑为基础构建整个数学乃至科学大厦。在这种逻辑主义的驱使下不可避免地需要对“能行可计算”概念进行形式化。在“能行可计算”概念的探索中丘奇、哥德尔和图灵几乎在同一时间给出完全不同且又相互等价的定义。丘奇发明了Lambda演算用来刻画“能行可计算”。哥德尔提出“一般递归函数”作为对“能行可计算”的定义。图灵则通过对一种装置的描述定义”能行可计算”的概念这种装置被后人称作“图灵机”这正是现代计算机的理论 模型标识现代计算机科学的诞生。逻辑成为计算机软硬件系统的理论基础 布尔逻辑成为集成电路设计的一个核心理论正如赫尔曼·戈德斯坦所说“正是通过它布尔逻辑使得电路设计从一门艺术变成一门科学”。同时也正是由于布尔逻辑的思想融汇在开关电路的设计中才会在集成电路领域形成著名的摩尔定律才使得集成电路和技术的创新发展得以实现。一阶逻辑、逻辑类型论和Lambda演算与编程语言的深度交叉形成了程序设计理论的核心。形式语法、类型系统和形式语义成为一门程序设计语言的基础。逻辑的证明论模型论思 想与计算机软硬件系统的互动构成了计算机系统 正确性验证理论。人类基于霍尔逻辑、分离逻辑、Isabelle、Coq等理论与工具可以验证大型软硬件系 统的正确性。 本文无意反驳上述的各种观点我也承认计算与逻辑有着密不可分的联系尽管“逻辑”与“计算”本身的概念都不算特别清晰。本文试图从计算和逻辑二元关系中的另一个视角出发不是研究逻辑之于计算如何而是阐述现代“计算”的发现对于我们认识“逻辑”有什么启示也就是说本文希望站在“计算”发现的起点重新考古逻辑学的发展历史并希望为逻辑学的发展方向做一些启示与思 考。一、莱布尼茨的逻辑学纲领 到了世纪逻辑学发生了变化莱布尼茨提出了逻辑学应该做些什么。莱布尼茨旨在为科学建立一种普遍语言这种语言对科学是理想的、合适的以便用语句形式反映实体的性质。莱布尼茨 认为所有科学的思想能化归为较少的、简单的、 不可分解的思想利用它们能定义所有其它思想 通过分解和组合思想新的发现将成为可能如同数学中的演算过程。 莱布尼茨并没有专门而系统地论述过逻辑学与逻辑学相关的阐述主要在他的 《论普遍文字》 On the General Characteristic和《理性演算的基 础》Fundamenta calculi ratiocinatoris等论文中。 莱布尼茨首先发现符号的普遍意义“人类的推理总是通过符号或者文字的方式来进行的。实际上事物自身 或者事物的想法总是由思想清晰地辨识是不可能 的也是不合理的。因此出于经济性考虑需要使 用符号。因为每次展示时一个几何学家在提及 一个二次曲线他将被迫回忆它们的定义以及构成这些定义的项的定义这并不利于新的发现。如果一个算术家在计算过程中不断地需要思考他所写的所有的记号和密码的值他将难以完成大型计算同样地一个法官在回顾法律的行为、异常和 利益的时候不能够总是彻底地对所有这些事情都 做一个完全的回顾这将是巨大也并不是必要的。因此我们给合同、几何形状赋予了名字在算术中 对数字赋予了符号在代数中对量纲从而使得所 有的符号都被发现为事物或者通过经验或者通 过推理最终能够与这些事物的符号完全融合在一 起在这里提及的符号包括单词、字母、化学符号、 天文学符号、汉字和象形文字也包括乐符、速记 符、算术和代数符号以及所有我们在思考过程中会 用到的其它符号。这里所谓的“文字”即是书写 的可追踪的或者雕刻的文字。此外一个符 号越能表达它所指称的概念就越有用不但能够 用于表征也可用于推理。” 基于此莱布尼茨洞察到我们可以为一切对象指派其文字数字这样便能够构造一种语言或者文字它能够服务于发现和判定的艺术犹如算术之于数代数之于量的作用。我们必然会创造出 一种人类思想的字母通过对字母表中的字母的对 比和由字母组成的词的分析我们可以发现和判定 万物。 在莱布尼茨的洞察中蕴含着两个非常重要的 概念即“普遍文字”和“理性演算”。 所谓的“普遍文字”不是化学或者天文学的符 号也不是汉字或者古埃及的象形文字更不是我 们的日常语言我们的日常语言虽然能够用于推 理然而它过于模棱两可不能用于演算也就是 说日常语言不能通过语言中的词的形成和构造来 探测推理中的错误。相比较而言与“普遍文字”最 为类似的是算术和代数符号在算术和代数符号 中推理都存在于文字的应用中思想的谬误等同 于计算的错误。普遍文字是一种人类思想的字母 通过由它组成的联系和词的分析可以发现和判断 一切。 另一个关键概念是“理性演算”其中演算不同 于推理它是一个计算或者操作即根据某种预先 设定规则通过公式变换产生的关系而公式是由 一个或者多个文字组成。与演算概念 密切相关的是“文字艺术“构成 与排列文字的艺术通过这样一种方式它们表征 思想也就是说使得文字之间具有了思维之间才具有的关系”。 为了实现这种“普遍文字”与“理性演算”莱布 尼茨试图建立对所有观念都适用的文字数字。然 而由于所有事物的奇妙的相互联系使得明确地 用公式阐述各个事物的文字数字极为困难。为此 莱布尼茨曾创制了一种精美的技巧通过它确凿 的诸关系可以用数字加以表述和固定然后又能在 数字计算中进一步加以确定。 莱布尼茨进一步假定即有些特殊的文字数字 早已是已知的其中有些特有的一般性质是可以观 察到的。因而抓住那些和特有的性质相关联的数 字然后借助它们用惊人的灵巧直接在数字上证明 全部逻辑的规则并且能查明一个已知的论证是否 在形式上确定地提供一个标准。不管怎样一旦我 们占有了事物本身的真正的文字数字一个证明是否实质上是确定的就可以第一次得到判断而没有 任何困难也没有陷入谬误的危险。 所有的人类思想都可以消解为几个原始的概 念如果将文字分配给这些原始概念那么可以通 过文字的构成来形成派生的概念通过它我们可 以抽取出它们的条件以及包含在其中的原始概念 更确切地来说它们的定义和值甚至从定义中推 导出来的属性。 应该说莱布尼茨关于普遍文字和理性演算的 想法是非常“理想化的、乌托邦式的”莱布尼茨自 己仅仅只是提出这么个设想虽然他有过一些尝试过然而并没有完全实现因此不少的逻辑学家、哲学家将莱布尼茨的这种设想称之为“莱布尼茨之 梦”因为在此之后希尔伯特、哥德尔的工作表 明不存在如此完美的语言与演算基于此不少学者断言莱布尼茨之梦已经破碎。 然而在我们看来实际上被大多数学者所忽 略的是莱布尼茨其实提出的是逻辑学的研究纲 领是 将 逻 辑 学 看 成 是 “大 科 学 的 真 正 工 具 论” ,逻辑学应该 研究所有科学的思想将科学的思想化归为较少 的、简单的、不可分解的思想利用普遍文字定义所有其它思想概念通过文字艺术分解和组合思想新的 发现将成为可能如同数学中的演算过程。 一旦这 种逻辑学的研究得以实现那么就会如同莱布尼茨 所言“一旦人们对最大部分的概念建立起文字数字那时人类将会拥有一种新工具它提高智能的 能力远胜过光学工具之加强人眼而理智之优越 于视力将和显微镜及望远镜之取代视力一样。它 的用途之大扰如给水手以指南针它比星座带给 所有在海上从事调查和实验的人的用途更大得多 从其中会进而产生出什么这取决于命运之手但 它肯定会带来重要的和卓越的结果。”二、作为代数的逻辑与 作为语言的逻辑 年让·范·海耶诺特通过综述从弗雷格到哥德尔的逻辑文献提出了将逻辑学的发展划分为作为代数的逻辑和作为语言的逻辑两条路径。其中弗雷格引领的 逻辑是作为语言的逻辑而布尔发展的逻辑是作为 代数的逻辑。 在范·海耶诺特看来弗雷格的逻辑区别于布 尔逻辑的一个关键性概念是逻辑的普遍性。这个普遍性首先是量词理论的 全称性这是命题演算所缺失的正是这种全称性使得弗雷格逻辑能够实现对整个科学知识的符号 重写。同时在弗雷格的系统中逻辑的普遍性是 可以自我表达的世界的本体可以分为对象和函项。弗雷格的世界是一个世界就是这个世界它是固定的在这一点上布尔与德摩根的世界是可 以随意变化的。 年辛迪卡的《皮尔士在逻辑理论史上的地位一文呼应了范·海耶诺特曾经提出的“作为语言的逻辑与作为演算的逻辑”区分进一步提出弗雷格同早中期罗素、早期维特根斯坦、维也纳学派、奎因、海德格尔等同属于一个传统在他们眼中只有大而全的一个世界即现 实世界现实世界是我们语言的唯一解释不存在 多数可能的世界因而从根本上否定模态逻辑的合 法性否认真理的可判定性而皮尔士同历史上的布尔、施罗德、勒文海姆、塔斯基、哥德尔、后期卡尔 纳普等则属于相对的另一个传统他们支持包括可 能世界理论模态逻辑、模型论、逻辑语义学和元 逻辑理论等在内的一系列理论。 无论是逻辑的代数传统还是逻辑的语言传统他们都将自身的逻辑起源归于莱布尼茨都各 自认为他们才是继承了莱布尼茨的正统。非常有 趣的是这两大传统在对莱布尼茨的继承中都更 多地关注了莱布尼茨的“普遍文字”的概念而相对 地忽略或者说轻视了莱布尼茨的“理性演算”的概 念两种传统都相互指出对方只是实现“理性演算”而自身才真正实现“普遍文字”。事实上逻辑的代数传统和逻辑的语言传统都未能实现莱布尼 茨当初所描绘的“大科学的真正工具论”的逻辑学纲领。或许罗素和怀特海在他们浩瀚的《数学原理》巨著中做过非常接近的尝试然而最终被哥德 尔的不完全性定理无情地击碎。似乎莱布尼茨的 逻辑学纲领已经走入穷途末路正如一些逻辑学家 所言莱布尼茨之梦已逝。三、图灵的计算转向 在逻辑的研究中似乎忽略了图灵的工作尽 管在计算机科学研究中图灵被追认为计算科学之 父。图灵通过细致的观察基本的数学运算给出 一种计算自动机的一般性定义大略如下 自动机是一个“黑箱”具体细节没有给出但 它具有以下属性。它拥有有限数量的状态这些状态通过这种方式便可表述表明状态的总数比方 说 然后依次枚举它们 …。自动机的核 心操作特性包括描述如何使其发生状态的改变即 从一个状态 进入另一个状态 。这种状态改变需 要与外部世界发生某种交互。对于机器而言令整 个外部世界由一条长纸带构成。令这条纸带宽比 如说 英寸并令它分成一个个长 英寸的方格。在纸带的每个方格上可以做或不做一个记号比 方说一个点并假定这样一个点能够被擦除或者记 上。标记有点的方格被称为 无标记的方格被称 为。我们可以使用更多的记号但图灵表明这 无关紧要不会给讨论的普遍性带来什么实质性帮 助。在描述纸带相对于自动机的位置时假定纸带 总有一个方格可被自动机直接阅读并且自动机能 够向前或向后移动纸带比方说一次移动一个方 格。具体而言令自动机处于状态 … 并在纸带上读到一个 。然后它会转 为状态 …移动纸带个方格 !表示向前移动一格 表示向后移动一格并对所读到的新方格进行标记 表 示擦除表示在此处标记一个点。将 、 、表示 为 、的函数这就描述了这样一个自动机功能的 完整定义。 上述就是图灵对计算机器的描述后人称之为 “图灵机”。基于图灵机图灵给出了一个更加直观 的“能行可计算的函数”定义“如果能够通过某台 机器的执行来获得某个函数的值那么称该函数是 能行可计算的”。根据丘奇 图灵论题图灵的可 计算定义与哥德尔的原始递归定义和丘奇的可定 义是等价的。 这样图灵机便成为一种可计算的表征成为 所有计算机的理论模型。尽管已经备受关注然很 少人注意到图灵机除了是一种可计算的表征之外 在图灵本人看来它其实是一种符号逻辑。图灵曾 经在年举办的伦敦数学学会的一次演讲中阐 述了他对符号逻辑和数学哲学一些观点“我期望数字计算机将最终能够激发起我们对 符号逻辑和数学哲学的相当大的兴趣。人类与这 些机器之间的交流语言即指令表语言形成了一 种符号逻辑。机器以相当精确的方式来解释我们 所告诉它们的一切毫无保留也毫无幽默感可言。人类必须准确无误地向这些机器传达他们的意思 否则就会出现麻烦。事实上人类可以与这些机器 以任何精确的语言进行交流即本质上我们能够 以任何符号逻辑与机器进行交流只要机器装配上 能够解释这种符号逻辑的指令表。这也就意味着 逻辑系统比以往具有更广阔的使用范围。至于数 学哲学由于机器自身将做越来越多的数学人类 的兴趣重心将不断地向哲学问题转移。” 图灵机有两个主要的组成“自动机”和“指令 表语言”。其中指令表语言是指描述状态转换表的 语言即描述自动机状态转换、读写以及移动的语 言。图灵认为指令表语言是人类与机器之间的交 流语言形成了一种符号逻辑。这里的指令表语 言就是我们后来所发展的各种类型的编程语言。 应该说图灵机的“自动机”和“指令表语言”是 对莱布尼茨的“普遍文字”和“理性演算”的诠释。图灵是比弗雷格、布尔和罗素更为成功地实践莱布 尼茨梦想。在图灵的方案中 “编程语言”是“普遍文字”一种实现编程语 言≈普遍文字 “自动机”是“理性演算”的一种实现自动机≈理性演算。 在编程语言中凡是与图灵机等价或者说能够计算任意可计算函数的编程语言称之为图灵完 全的目前大多数编程语言都是图灵完全的。同义 反复对于任何图灵完全的编程语言而言它能 够解决任何可计算的问题。图灵完全的编程语言在表达能力方面比弗雷格的谓词逻辑更强能够描述包括物理、算术、化学、天文和生物等各种学科的 问题实现整个科学的符号重写。 图灵的逻辑与弗雷格和布尔的逻辑的本质区 别在于除了用编程语言实现“普遍文字”之外图 灵逻辑中还有一个负责“理性演算”的自动化演算 机制即“自动机”。也就是说无论多么复杂的程 序都能够在“自动机”的自动演算机制下实现。 图灵将莱布尼茨的“普遍文字”与“理性演算”有效地融合为逻辑带来一种“计算转向”可以说 在作为代数的逻辑和作为语言的逻辑之外图灵为 逻辑开辟了“作为计算的逻辑”的新路径。这种对逻辑的审视实质上是一种“主体转向”“以往的逻 辑”是当仁不让地以人类为主体研究的对象是人 的思维以及表征人类思维的自然语言种种“作为 计算的逻辑”则是将计算机作为信息处理的主体研究的是计算机的处理方式以及人与计算机的互 动关系。 应该说每一次对逻辑的重新审视都会促进新的哲学反思。在哲学历史中由于弗雷格开启了逻辑 的语言传统在哲学中引发了所谓的“语言转向”大 家都将弗雷格视为语言哲学的开创人正是由于“语 言转向”使得语言哲学家们言必谈弗雷格。近些年国内外的哲学界兴起了一股哲学的“计算转向”或 者“信息转向”的思考这些反思都源自于对图灵机及相关计算技术的审视。我想站在逻辑学的视角应该严肃地审视图灵的“作为计算的逻辑”将逻辑学的发展适时地推进到计算的路径中。四、结语 自莱布尼茨撰写《论普遍文字》至今已经多年。在这多年之中现代数理逻辑沿着布尔和弗雷格的代数与语言两大传统发展然而不难发现无论是代数传统还是语言传统与当初莱布尼茨所构想的逻辑学纲领都相去甚远。 我们对图灵机在计算、演算方面的研究已经非 常多然而似乎大多数人都忽略了图灵机的符号逻辑特性按照图灵本人在年的讲话中所提到 的实际上图灵机中的指令表语言形成了一种符号逻辑我们可以将其称为图灵逻辑。图灵逻辑绕 开了弗雷格逻辑的框架也绕开了布尔—皮尔士— 施罗德的逻辑传统以莱布尼茨为起点又重新建 立了起了一种新的“作为计算的逻辑”传统。应该说莱布尼茨从事逻辑学研究的一个重大动机是研究人类思想的符号系统从而导致他致力于思考命题的本质、真理的概念等诸如此类的逻辑问题也导致他试图以一种百科全书的形式构思所有知识。时至今日纵然计算技术得到快速发 展即使突破了数据、存储与网络技术的限制构建 了类似于Cyc、DBpedia等这样的超大型知识库然而这些知识库中描述实体、关系、属性等所用的 逻辑仍然沿着布尔或者弗雷格的老路走导致尚未 能够真正甚至部分实现莱布尼茨所构想的体系。回归莱布尼茨沿着图灵的“计算传统”重新审视 实体、本体、意义等形而上学问题或许我们能够为 重温“莱布尼茨之梦”铺垫了一条新的通路。未来智能实验室的主要工作包括建立AI智能系统智商评测体系开展世界人工智能智商评测开展互联网城市云脑研究计划构建互联网城市云脑技术和企业图谱为提升企业行业与城市的智能水平服务。 如果您对实验室的研究感兴趣欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”
